CN102875848A - 一种生物复合材料及用其制成的胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由生物纤维素凝胶干粉和结冷胶、淀粉等复合而成的生物复合材料及用其制成的胶囊。其是通过将生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液混合一起均质后，再经脱气和静置制成的。本发明将生物纤维素与结冷胶、淀粉等进行了复合，用获得的生物复合材料作为胶囊壳的原料制成胶囊，方法简单，不添加其他胶凝剂仍然能够获得良好效果，并且能够显著提高所得胶囊壳的机械性能和热稳定性。

Description

一种生物复合材料及用其制成的胶囊

技术领域

本申请涉及一种生物复合材料及其应用，特别涉及一种由生物纤维素凝胶干粉和结冷胶、淀粉等复合而成的生物复合材料及用其制成的胶囊。

背景技术

胶囊是用可食性材料包裹活性成分制成的一种药物剂型。目前的胶囊主要包括以明胶作为胶囊壳主要材料的明胶胶囊和以植物性纤维素（如羟丙基甲基纤维素）为胶囊壳主要材料的植物纤维。但是明胶胶囊的含水量较低，机械性能不好，导致脆度较高，填充药物时容易破碎，同时其也不能填充易吸湿的药物。此外，明胶是一种动物蛋白胶体，含有一定的动物脂肪，容易由于动物源的疾病导致污染，也不为素食主义者等接受。植物胶囊是以植物纤维素作为胶囊壳的主要成分，但是植物资源来源有限，成本高昂，不利于大规模的推广使用。

结冷胶（GellanGum）是一种微生物食用胶。其是由4个单糖分子组成的基本基本单位重复聚合而成的，相对分子量约50万。结冷胶有良好的凝胶性能和热稳定性。目前已经在食品工业中广泛使用。

淀粉是本领域常用的食用原料和药用辅料，其实质上也是由多个葡萄糖分子缩合而成的多糖聚合物。

生物纤维素（Biocellulos）又称为细菌纤维素（Bacterial Cellulose），是一种由木醋杆菌、木葡糖酸醋杆菌等微生物代谢产生的生物纤维素。其具有超精细的空间网状结构，很高的结晶度和聚合度。因此具有良好的机械性能、生物适应度和生物可降解性。已广泛应用于食品、医药等多个领域。CN101041844A中公开了一种生物纤维素的制备方法，其是以木醋杆菌为发酵菌株，在培养基中添加海藻酸钠，经浅盘静态发酵制得生物纤维素凝胶膜。但是，目前没有将生物纤维素用于生产胶囊的报道。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种生物复合材料，其是由生物纤维素凝胶干粉、结冷胶、淀粉和甘油水溶液复合而成。

本发明提供的生物复合材料，其是通过将生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液混合一起均质后，再经脱气和静置制成的。

上述生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液的用量为：生物纤维素凝胶干粉10-20wt%、结冷胶10-45wt%、淀粉5-15wt%、甘油水溶液25-65wt%，其中甘油水溶液的浓度为10-20wt%。优选：生物纤维素凝胶干粉15wt%、结冷胶30wt%、淀粉10wt%、甘油水溶液45wt%，其中甘油水溶液的浓度为10wt%。

上述的生物纤维素凝胶干粉可以通过各种干燥及粉碎步骤制得，优选是通过将生物纤维素凝胶真空冷冻干燥后粉碎制成。

上述生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液混合后的均质是在15000-20000rpm的转速下均质20-30min。优选以18000rpm的转速均质30min。

上述的静置优选静置1-2小时。

本发明还提供一种由上述的生物复合材料制成的空心胶囊壳，其由所述的生物复合材料制成。

本发明还提供一种胶囊，其包括由所述的生物复合材料制成的胶囊壳。

上述的胶囊在制备过程中还可根据需要向生物复合材料中加入适量食用色素、助凝剂、表面活性剂中的一种或多种。

本发明将生物纤维素与结冷胶、淀粉等进行了复合，用获得的生物复合材料作为胶囊壳的原料制成胶囊，方法简单，不添加其他胶凝剂仍然能够获得良好效果，并且能够显著提高所得胶囊壳的机械性能和热稳定性。

具体实施方式

以下实施例仅用于说明本发明，其不应该限制本发明的范围，任何在本领域可以容易作出的改变都应当被认为在本发明的范围之内。

实施例1： 生物复合材料的制备

以木醋杆菌为菌种，静态浅盘发酵培养（30℃,7天）制得生物纤维素凝胶。经反复洗涤去除残余培养基和菌体后，真空冷冻干燥并粉碎成生物纤维素凝胶干粉。

取甘油加水配制成浓度为10wt%的甘油水溶液。

取上述的甘油水溶液4500g、结冷胶3000g、淀粉1000g以及上述的生物纤维素凝胶干粉1500g混合，用均质机于15000rpm的转速下，均质30分钟，脱气后静置2小时，制得本发明中的生物复合材料。

 

实施例2：生物复合材料的制备

以木醋杆菌为菌种，静态浅盘发酵培养（28℃,8天）制得生物纤维素凝胶。经反复洗涤去除残余培养基和菌体后，真空冷冻干燥并粉碎成生物纤维素凝胶干粉。

取甘油加水配制成浓度为20wt%的甘油水溶液。

取甘油水溶液6500g、结冷胶1000g、淀粉500g以及上述破碎的生物纤维素凝胶2000g混合，用均质机于20000rpm的转速下，均质20分钟，脱气后静置1小时，制得本发明中的生物复合材料。

 

实施例3：生物复合材料的制备

以木葡糖酸醋杆菌为菌种，动态发酵培养（30℃，5天，摇床培养）制得生物纤维素凝胶。经反复洗涤去除残余培养基和菌体后，真空冷冻干燥并粉碎成生物纤维素凝胶干粉。

取甘油加水配制成浓度为15wt%的甘油水溶液。

取甘油水溶液5000g、结冷胶2500g、淀粉1500g破碎的生物纤维素凝胶1000g混合，用均质机于18000rpm的转速下，均质25分钟，脱气后静置1.5小时，制得本发明中的生物复合材料。

 

实施例4：胶囊壳的制备

将实施例3中制得的生物复合材料导入胶囊生产设备，经蘸胶、干燥成型、脱模、切割、套合后制成空心胶囊壳。

 

实施例5：胶囊壳的制备

将实施例2中制得的生物复合材料导入胶囊生产设备，再加入适量的色素，混合均匀后经蘸胶、干燥成型、脱模、切割、套合后制成空心胶囊壳。

 

实施例6：胶囊壳的制备

将实施例1中制得的生物复合材料导入胶囊生产设备，再加入适量的色素、柠檬酸钾（助凝剂）和吐温80（表面活性剂），混合均匀后经蘸胶、干燥成型、脱模、切割、套合后制成空心胶囊壳。

 

下文将通过实验来验证使用本发明中的生物复合材料制备的胶囊壳具有良好的机械性能和热稳定性。

实验例1:胶囊壳的热稳定性比较

实验材料：实施例4-6中制得的空心胶囊壳以及市场上常见的明胶胶囊壳和植物纤维胶囊壳（羟丙基甲基纤维素胶囊壳）。

实验方法：用热重分析仪（TGA）对相同重量的胶囊壳进行加热，记录胶囊壳质量变化时的温度。升温速率10℃/min，氮气流速20ml/min。每种胶囊壳测定5次，取平均值。

实验结果：见下表。

表1 胶囊壳的热降解温度

	实施例4中的空心胶囊壳	实施例5中的空心胶囊壳	实施例6中的空心胶囊壳	明胶胶囊壳	植物纤维胶囊壳
						热降解温度（℃）	228	221	223	143	187

可见，使用本发明中生物复合材料制备的胶囊壳的热降解温度明显提高。

实验例2：胶囊壳的机械性能比较

实验材料：实施例4-6中制得的生物纤维胶囊壳，市场上常见的明胶胶囊壳和植物纤维胶囊壳（羟丙基甲基纤维素胶囊壳）。

实验方法：在同样的条件下对不同胶囊壳进行拉伸实验，测定5次取平均值后计算出断裂伸长百分率、断裂强度和拉伸模量。结果见下表：

表2 胶囊壳的机械性能

	实施例4中的空心胶囊壳	实施例5中的空心胶囊壳	实施例6中的空心胶囊壳	明胶胶囊壳	植物纤维胶囊壳
						断裂伸长（%）	5.02	5.37	4.87	2.32	2.88
断裂强度（MPa）	46.85	48.13	46.81	42.21	43.18
						拉伸模量（GPa）	0.6036	0.6671	0.5937	0.3821	0.4014

可见，使用本发明中生物复合材料制备的胶囊壳的断裂伸长百分率、断裂强度和拉伸模量均有显著提高，具有良好的机械性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物复合材料，其特征在于：其是由生物纤维素凝胶干粉、结冷胶、淀粉和甘油水溶液复合而成。

2.根据权利要求1所述的生物复合材料，其特征在于：其是通过将生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液混合一起均质后，再经脱气和静置制成的。

3.根据权利要求2所述的生物复合材料，其特征在于：所述生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液的用量为：生物纤维素凝胶干粉10-20wt%、结冷胶10-45wt%、淀粉5-15wt%、甘油水溶液25-65wt%，其中甘油水溶液的浓度为10-20wt%。

4.根据权利要求3所述的生物复合材料，其特征在于：所述生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液的用量为：生物纤维素凝胶干粉15wt%、结冷胶30wt%、淀粉10wt%、甘油水溶液45wt%，其中甘油水溶液的浓度为10wt%。

5.根据权利要求1-4之一所述的生物复合材料，其特征在于：所述生物纤维素凝胶干粉是通过将生物纤维素凝胶经过真空冷冻干燥并粉碎制成的。

6.根据权利要求1-4之一所述的生物复合材料，其特征在于：所述生物纤维素凝胶干粉与结冷胶、淀粉和甘油水溶液混合后的均质是在15000-20000rpm的转速下均质20-30min。

7.根据权利要求6所述的生物复合材料，其特征在于：转速为18000rpm，均质时间为30min。

8.根据权利要求1-4之一所述的生物复合材料，其特征在于：所述的静置时间是1-2小时。

9.一种胶囊壳，其特征在于：其由权利要求1-8中任一所述的生物复合材料制成。

10.一种胶囊，其特征在于：其包括权利要求9中所述的胶囊壳。